交接试验与调试方法.doc
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电气试验与调试技术
电气试验与调试技术
祝庆
二零零六年元月
目录
第一章常规试验方法 3
第一节绝缘电阻测试 3
第二节直流电阻测试 6
第三节直流耐压及泄漏电流试验 7
第四节介质损耗因数tgδ试验 10
第五节交流耐压试验 13
第六节绝缘油试验取样方法 20
第二章单体交接试验 23
第一节总则 23
第二节容量6000kW及以上的同步发电机 24
第三直流电机 35
第四节交流异步电动机 36
第五节变压器试验 38
第六节互感器 42
第七节真空断路器 49
第八节六氟化硫断（SF6）路器 50
第九节六氟化硫封闭式组合电器（GIS） 52
第十节隔离开关、负荷开关及高压熔断器 53
第十一节套管 54
第十二节悬式绝缘子和支柱绝缘子 55
第十三节电力电缆 56
第十四节电容器 56
第十五节绝缘油 57
第十六节金属氧化物避雷器 59
第十七节电除尘器 60
第十八节二次回路 61
第三章电气分系统及整套调试 62
第一节电气调试概述 62
第二节调试工作的组织形式 63
第三节电气设备试验 64
第四节厂用电系统受电 66
第五节机组整套启动 68
第六节厂用电源核相和切换 73
第七节技术资料的整理和技术总结 74
第一章常规试验方法
第一节绝缘电阻测试
测量电气设备的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简便的方法，在现场普遍采用兆欧表或电动摇表进行测量。
绝缘电阻测量，能发现电气设备导电部分影响绝缘的异物，绝缘局部或整体受潮和脏污，绝缘严重老化，绝缘击穿和严重热老化等缺陷。
因此，测量绝缘电阻是电气试验人员应掌握的基本方法。
一、绝缘电阻、吸收比和极化指数
1、绝缘电阻
绝缘电阻是在绝缘体的临近电压以下，施加的直流电压UD，与其所含的离子沿电场方向移动形成的电导电流Ig，应用欧姆定律即可得出，即：
Ri=UD/Ig
式中：
Ri—绝缘电阻（欧姆）
UD—直流电压（伏）
Ig—电导电流（安）
如果施加得直流电压UD超过绝缘得临界电压值，就会导致产生电子电导电流，绝缘电阻将急剧下降，这样，在高电压作用下绝缘就遭到了损伤，甚至可能击穿。
所以一般测试电压不能选择太高，使用时应根据设备电压等级，选择测试电压。
对于单一的绝缘体（如瓷质或玻璃绝缘子、塑料、酚醛绝缘板测量及棒材等），多为外绝缘，在直流电压作用下，其电导电流瞬间即可达到稳定值，所以测量这类绝缘体的绝缘电阻时，也很快就达到了稳定值。
在高压工程上用的内绝缘，大部分是多层绝缘。
如电机绝缘中用的云母带就是用胶把纸、绸或玻璃皮和云母片粘合而制成的，电缆和变压器等绝缘中用的油和纸等。
多层绝缘在直流电压作用下，会产生多种极化，且从极化开始到完成需要相当长的时间。
通常利用多层绝缘的设备绝缘电阻随时间的变化关系，作为绝缘状态的判断依据。
当在多层绝缘体上施加直流电压后，其中便由三种电流产生，即电导电流、电容电流和吸收电流。
在直流电压作用下，多层绝缘体的绝缘电阻图如下所示。
多层绝缘的等值电路
图中R之路中的电流代表电导电流Ig。
C1之路中的电流代表电容电流Ic，R、C之路中的电流代表吸收电流Ia。
这三种电流值的变化能反应绝缘电阻的大小。
即随加电压时间的增长，这三种电流的总和值下降，而绝缘电阻值相应的增大。
对于具有多层绝缘的大容量设备，这种吸收现象就更明显。
因为总电流随着时间的衰减，经过一定时间后，才趋于电导电流的数值。
因此通常要求加压1分钟（或10分钟）后，读取绝缘值，才能代表真实的绝缘电阻值。
吸收比
2、吸收比
不同的绝缘设备，在相同电压下，其总电流随时间下降的曲线不同。
即使同一设备，绝缘受潮或有缺陷时，其总电流也要发生变化。
当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电流随着时间下降较缓慢。
如同所示，在相同时间内电流的比值就不一样。
如图中a的i15/i60大于途中b的i15/i60即可说明。
因此，同一绝缘设备，根据i15/i60变化，就可以初步判断绝缘的状况。
通常以绝缘电阻的比值表示，即：
K=R60/R15=i15/i60
式中：
i15、R15—加压15秒时的电流和相应的绝缘电阻。
I60、R60—加压60秒时的电流和相应的绝缘电阻。
K—吸收比
一般将60秒和15秒时绝缘电阻的比值R60/R15，通称为吸收比，测量这一比值的试验叫做吸收比试验。
绝缘受潮时K最小为1，干燥时K均大于1。
3、极化指数
由于吸收比K判断绝缘状况有不确定性，特别是对于300MW、600MW工程配套的大型变压器，吸收时间常数T较大，往往不能取得大的吸收比。
而绝缘电阻10分钟值与1分钟值的比值，对绝缘状况有确定性。
我们称绝缘电阻10分钟值与1分钟值的比值为极化指数P，即：
P=R600/R60=i60/i600
式中：
i60、R60—加压1分钟时的电流和相应的绝缘电阻。
I600、R600—加压10分钟时的电流和相应的绝缘电阻。
K—极化指数。
二、绝缘电阻的测量方法及注意事项
1、断开被试品的电源，撤除或断开对外的一切连线，并将其连接放电。
对大容量较大的被试品，更应充分放电。
有人认为，交流设备停下来，没有剩余电荷，不用放电，这种想法是错误和非常危险的，交流设备在停电瞬间，特别是突然不正常停电，暂态过程会产生大量的电荷。
放电应利用绝缘棒、绝缘钳等进行，不得用手直接接触放电导线。
2、用干燥清洁柔软的布擦去被试品表面的污垢，必要时可先用汽油或其他适当的去垢剂洗净套管表面的积污。
3、测试前，三相不能分开的，如三相变压器，三相应短接起来；能分开的，如发电机、中性点引出来的电动机，头尾应短接起来。
4、使用手摇兆欧表进行测试时，注意事项：
1）将兆欧表放置平衡，接好线，L线悬空，驱动兆欧表达额定转速（每分钟120转），此时兆欧表的指针应指向“∽”。
然后将L与地接触，轻轻摇，检查摇表是否回零。
检查摇表无问题后，即可进行测试。
2）测绝缘电阻时，读1分钟数值。
3）测量吸收比和极化指数时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指“∽”时，火线L接到被试品上，同时记录时间，分别读取15秒、60秒和10分钟时的绝缘电阻值。
4）如遇被试品表面的泄漏电流较大时，为了避免表面泄漏电流的影响，可以加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表的屏蔽端子“G”上。
5）读取绝缘电阻后，先断开接至被试品的火线，然后再将兆欧表停止运转，以免被试品的电容，在测量时所充的电荷经兆欧表放电而损坏，这一点在测试大容量设备时更要注意。
5、为了减小人为误差，我们建议在现场测试吸收比和极化指数时，应用数字式兆欧表。
我公司数字兆欧表，现在有3台以上，能满足现场测试的需要。
6、严禁颠倒兆欧表L、E线进行测试，测试前应检查确认接线正确、接地可靠的后再进行测试。
7、为了更好的反响设备的绝缘状况，建议6kV以上的高压设备绝缘测试，用数字式兆欧表。
8、绝缘测试结束后，进行必要的恢复工作，如临时撤除的接地线等。
三、影响绝缘电阻的因素和分析判断
1、温度的影响
温度对绝缘电阻的影响很大，一般绝缘电阻是随温度的升高而减小的，吸收比是随着温度的升高而增加的。
极化指数则是随着温度的升高而稍有波动。
绝缘电阻按照规程的换算公式或系数专换，吸收比和极化指数不进行温度换算。
2、湿度对表面泄漏电流的影响较大。
绝缘表面吸附潮气，瓷套表面形成水膜，常使绝缘电阻显著降低。
此外，由于某些绝缘材料有毛细管作用，当空气中的相对湿度较大时，会吸附较多的水分，增加了电导，也使绝缘电阻值降低。
测试时应使用屏蔽环消除表面泄漏或在良好的天气中进行。
3、放电时间的影响每测完一次绝缘电阻后，应将被试品充分放电，放电时间应大于充电时间，将剩余电荷放尽。
否则，在重复测量时，由于剩余电荷的影响，其充电电流和吸收电流将比第一次测量时小，因为造成吸收比减小，绝缘电阻值增加的虚假现象。
4、分析判断
1）所测的绝缘电阻应大于或等于一般规程规定的数值。
2）将所测的绝缘电阻，换算到同一温度，并与出厂值、耐压前后值比较，与同型设备、同一设备相间比较，比较结果均不应有明显的降低或较大的差异。
否则应查找原因。
3）对电容量较大的高压电气设备，如中大型变压器、发电机等的绝缘状况，主要以吸收比和极化指数的大小作为判断的依据。
第二节直流电阻测试
一、测试意义
电阻是基本的电气参数之一，它常在直流条件下测量，在直流下测量的电阻称为直流电阻。
在发电厂和电力网中，经常需要测量直流电阻，如电机的电枢绕组直流电阻、变压器绕组的直流电阻、断路器导电回路的直流电阻等。
直流电阻测试是电气设备交接、大修和预防试验中不可缺少的测试项目之一。
直流电阻测试对发现设备接触不良、焊接不良、开焊、匝间短路等缺陷，有着重要的意义。
二、测试方法和仪器
根据测量范围和设备性质，我们一般采用单电桥法、双电桥法、变压器直阻测试仪、开关接触电阻测试仪等进行测试。
序号
测量方法
测量范围（Ω）
测试误差（％）
设备
1
单电桥法
10～106
2～0.01
PT一次、小型变压器
2
双电桥法
10-6～102
1～0.01
电机、小型变压器
3
变压器直阻测试仪
10-3～102
0.2
变压器
4
开关接触电阻测试仪
10-6～10-3
0.2
断路器、隔离开关、封母
三、注意事项
1、使用电桥测量直流电阻是一种较准确的测量方法，在现场经常使用。
但是，如果测量接线选择不当、灵敏度不够、工作电压不合适等，都会给测量结果带来较大的误差，或者造成仪器的损坏。
因此，使用电桥测量直阻时，必须注意如下问题：
1）闲置已久的电桥在使用前应进行间检定或检修。
测量电阻前，必须将电桥所有转换开关来回旋转多次，以使接触良好。
2）选用电桥要根据被测电阻的大小和所要求的测量精度而定。
除了按被测电阻值选择电桥的量程外，对电桥的精确度等级可按被测电阻允许误差的1/3考虑。
3）电桥的电源一般可根据电桥说明书的规定供电，注意供电电压过低将影响电桥的灵敏度，过高会烧化桥臂电阻。
4）用单电桥测量线径较细的导线电阻时，应注意清除干净导线的绝缘漆，以免接触不良。
用双臂电桥测量小电阻时，电流端子和电压端子一定要连接正确，特别是对设有专用电流端钮和电压端钮的被测电阻，在接线时，一定要把电位端子接在电流端子的内侧。
5）电桥用的检流计，应视测量的具体情况选择合适的灵敏度。
如果检流计的灵敏度选择的太高，测量时调整电桥平衡困难；若灵敏度过低，则达不到应有的测量准确度。
2、测试开关类接触电阻，采用直流压降法，统入电流不小于100A。
我们试验室MOM690完全可以满足现场测试工作的需要。
测试时应注意：
1）测量时应注意避免引线和接触方式的影响，应注意电压线要接在断口的触头端，电流线应接在电压线的外侧，接触应紧密良好。
2）如有主副触头或多个并联之路，应对并联之路的每一对触头分别进行测量。
测量时，非被测量触头间应垫以薄绝缘物。
3）通常应在电动合闸数次后进行测量。
4）电流夹子应可靠，严禁在试验过程中电流开路。
测试值稳定后，应尽快降下电流。
5）在侧室外安装好的柱式断路器或隔离开关时，应采取措施，防止电流夹子脱落砸坏瓷瓶。
3、变压器直阻测试，我公司选用变压器直阻测试以仪，测试电流从100mA到40A不等，能满足300MW和600MW机组的测试工作。
测试时应注意：
1）对于厂用变压器，测试电流选择10A就可以满足。
对于容量大于2000kVA的，抵压侧测试电流可以选择20或40A。
2）对于300MW和600MW机组配套的主变压器，如果是三相的变压器，低压侧角型绕组可以采用助磁法，以提高测试速度。
3）测试时，不要靠近非被测试相和其他侧，以免加流瞬间产生高低压，危机人员安全。
4）测试时，记录油面上层温度，进行相应的换算。
然后再做相应的比较，得出结论。
第三节直流耐压及泄漏电流试验
一、特点与意义
对被试的电气设备绝缘加上一定的直流电压，在这个电压下，测量绝缘对地及相间的泄漏电流，以判断设备绝缘状况的方法，称为泄漏电流试验。
在进行泄漏电流试验时，如果所加的直流试验电压较高，不仅可以测量泄漏电流，还可对电气设备进行了耐压考验，则称为直流耐压试验。
测量绝缘体的直流泄漏电流与测量绝缘电阻的原理基本相同。
不同之处是，直流泄漏试验的电压一般比兆欧表电压高，并可以任意调节，兆欧表则不然。
比兆欧表发现缺陷的有效性和灵敏度，能灵敏地反映磁质绝缘地裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘油裂化、绝缘的沿面碳化等。
并且，直流泄漏在一般的情况下还可以结合直流耐压试验进行测量。
直流耐压试验与泄漏电流测量，虽然方法一致，单其作用不同，前者是考验绝缘的耐压强度，其试验电压较高；后者是用于检查绝缘状况，试验电压较低。
因此，直流耐压对于发现局部缺陷，有着特殊的意义。
二、试验方法与设备
1、试验设备与仪器统计表
序号
电气设备
项目
测试误差
试验仪器
1
变压器
直流泄漏
0.5
直流高压发生器
2
中性点可撤除的电动机
直流耐压、直流泄漏
0.5
直流高压发生器
3
水氢氢发电机（汇水管绝缘）
直流耐压、直流泄漏
0.5
变压器、整流、滤波
4
水氢氢发电机（汇水管不绝缘）
直流耐压、直流泄漏
0.5
直流高压发生器
5
空冷发电机
直流耐压、直流泄漏
0.5
直流高压发生器
6
氧化锌避雷器
直流泄漏
0.5
直流高压发生器
2、我们电气试验室现场进行直流耐压，一般使用直流高压发生器，在特殊情况下，也可以使用试验变压器加整流回路，进行试验。
接线如下图：
（做试验时必需将短路杆取走）
直流耐压试验接线示意图
三、测试注意事项
1、现在除了水氢氢发电机耐压，有可能还用到变压器、整流、滤波组成的直流耐压装置外，都用直流高压发生器进行试验，发电机耐压试验在发电机试验中专门叙述。
2、试验设备的布置要紧凑、连接线要短，对地和其他物要有足够的距离，接地线应牢固可靠。
3、应将被试品表面擦拭干净，若试验电压高时，应加屏蔽环，以消除被试品表面脏污带来的测量误差。
4、能分相测试的被试品，应分相试验，非试验相应短接接地。
5、试验结束后，应对被试验品进行充分的放电，放电时应使用配有的放电棒进行，严禁直接手拿导线直接放电。
6、试验必须符合电气规程的要求，试验中使用的绝缘工具必须经试验合格。
7、按接线图接好线，并由专人认真检查接线和仪器设备，正确无误后，设备上电后，进行过压整定，然后方可升压。
8、在升压过程中，应密切监视被试设备、试验回路及有关表计。
微安表的读书应在升压的过程中按规定阶段进行，升速要适当，且需要有一定的停留时间，以避开吸收电流。
9、在测量过程中，若有击穿、闪络等异常现象发生，应马上降压，断开电源，充分放电后方可查找原因。
10、试验电压均为负极性。
四、影响因素和试验结果的分析
1、高压连接导线对地泄漏电流的影响
由于与被试品连接的导线通常暴露在空气中（不加屏蔽时），被试品的加压端也暴露在外，所以周围空气就有可能发生游离，产生对地的泄漏电流，将影响测量的准确度。
采用增加导线直径、减少尖端或加防晕罩、缩短导线、增加对地距离等措施，可减小对测量结果的影响。
2、空气湿度对表面泄漏电流的影响
当空气湿度大时，表面泄漏电流远大于体积泄漏电流，被试品表面脏污易于吸潮，使表面泄漏电流增加，所以必须擦净表面，并应用屏蔽电极。
3、温度的影响
温度对高压直流试验结果的影响是极为显著的，因此对所测得的电流值，均需换算至相同温度，才能进行比较分析。
预试时，最好在接近被试品运行温度时作试验，因为在这样的温度范围内泄漏电流变化比较明显，而低温时变化较小，如电机刚停运后，在热状态下试验，还可在冷却过程中对几种不同温度下测量的数值进行比较。
4、残余电荷的影响
被试品绝缘中的残余电荷是否放尽，直接影响泄漏电流的数值，因此试验前对被试品必须进行充分放电。
5、测量结果的分析判断
对某一电气设备进行泄漏电流测量后，应对测量结果进行认真、全面地分析，以判断设备地绝缘状况。
对泄漏电流测量结果进行分析、判断可从下述几方面着手：
1）与规定值比较
泄漏电流地规定值就是其允许地标准，它是在生产实践种根据积累多年地经验制定出来的，一般能说明绝缘状况。
对于一定的设备，具有一定的规定标准。
这是最简便的判断方法。
2）比较法
与出厂值比较、与以前试验数值比较，分析其变化规律。
在分析泄漏电流测量结果时，还常采用不对称系数（即三相之种的最大值和最小值的比）进行分析、判断，一般说来不对称系数不大于2。
3）iL=f（u）曲线法
利用泄漏电流和外加电压的关系曲线即）iL=f（u）曲线可以说明绝缘在高压下的状况。
如果在试验电压下，泄漏电流与电压的关系曲线是一近似直线，那说明绝缘没有严重问题；如果是曲线，而且形状陡峭，则说明绝缘有缺陷。
五、测量中的异常现象与初步分析
在电力系统交接和预防性试验中，测量泄漏电流时，常遇到的主要异常如下：
1、从微安表反映出来的情况（微安表以指针表为准，数字表同）
1）指针来回摆动。
这可能是由于电源波动、整流后直流电压的脉动系数比较大以及试验回路和被试设备有充放电过程所致。
若摆动不大，又不十分影响读数，则可取其平均值；若摆动很大，影响杜树，则可增大主回路和保护回路的滤波电容的电容量。
必要时可改变滤波方式。
2）指针周期性摆动。
这可能是由于回路存在反充电所致，或者是被试设备绝缘不良产生周期性放电造成的。
3）指针突然冲击。
若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪络或产生周期间歇性放电引起的。
4）指针指示数值随测试时间而发生变化。
若逐渐下降，则可能是由于充电电流减小或被试设备表面绝缘电阻上升所致；若逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。
5）指针反指。
这可能是由于被试设备经测压电阻放电所致。
6）接好线后，未加压时，微安表又指示。
这可能是外界干扰太强或地电位抬高引起的。
遇到上述3）、4）两种情况下，一般应立即降低电压，停止测量，否则可能导致被试设备击穿。
2、从泄漏电流数值上反映出来的情况
1）泄漏电流过大。
这可能是由于测量回路中设备的绝缘状况不佳或屏蔽不好所致，遇到这种情况时，应首先对试验设备和屏蔽进行认真检查。
若确认无上述问题，则说明被试设备绝缘不良。
2）泄漏电流过小。
这可能是由于线路接错，屏蔽线处理不好，微安表保护部分分流或有断脱现象所致。
第四节介质损耗因数tgδ试验
一、介损因数tgδ有关概念
绝缘在交流电压作用下，存在有功功率损耗。
通过绝缘的总电流相量与其无功（电容）分量的相角差称为介质损耗角δ，并用其正切值tgδ来表征绝缘这一性质，如下图所示。
用试验的方法测量出tgδ值，即称作介质损耗因数试验，简称介损测试。
tgδ＝IR/IC或tgδ（％）＝（IR/IC）×100%
式中IR—通过电介质的有功电流分量;
IC—通过电介质的无功电流分量;
实际工作中,我们一般以tgδ（％）表示介损。
在交接试验和预防性试验中，测量tgδ是一项普遍采用而且能有效检测绝缘缺陷的试验方法。
当绝缘中通过泄漏电流及吸收电流时，可以引起绝缘发热，而介质损耗因数正是反映交流下绝缘电导率大小的一个物理量。
电介质中的有功发热电功率损耗与tgδ之间的关系为：
P=U·IR=U·Ic·tgδ=U2·ω·Ctgδ
式中U—外施电压；
C—设备的容量
二、测量tgδ的目的与意义
有功功率损耗公式可见，当设备绝缘的tgδ过大时，在运行中会使绝缘温度升高，导致绝缘加速老化，进而还可能绝缘的击穿，所以tgδ值是判断绝缘好坏程度的一个很重要的指标。
测量tgδ值有两个作用：
1）可以检验绝缘有无热击穿的危险；2）可以校验绝缘有无劣化和受潮等缺陷。
介质损耗因数的测量，目前已被广泛用于高压电气设备的出厂检验、交接试验和运行设备的预防性试验中。
实践证明，这是一种灵敏度高的试验方法，特别对于绝缘老化、受潮等普遍性的缺陷，效果尤其明显。
如纯净的好变压器油耐电强度约为250kV/cm，劣质油为25kV/cm，相差10倍。
但在测量其介质损耗因数时，好油的tgδ（％）值可为0.1%,而坏油的tgδ（％）值可为10％，相差1000倍。
也就是说，介质损耗因数试验
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